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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICA LAB. INGENERIA MECANICA II- MN463

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICA

Experiencia 6:RAM-JETESTUDIANTES: VELARDE QUIMPER JAHAZIEL 20091055B

CURSO: LABORATORIO DE INGENIERA MECNICA II

AGRADECIMIENTO

Este trabajo est dedicado a todos aquellos que, de una u otra forma nos apoyan para realizar el sueo de terminar la carrera.A nuestros padres, cosas que nos ensean incontables de la vida, como a seguir siempre para adelante a pesar de las circunstancias adversas, y a valorar todo lo realmente importante.A nuestras familias, que son nuestro gran apoyo para seguir luchando y porque tanto ellos como nosotros sabemos que estaremos ah para contar el uno del otro.A nuestros profesores, porque nos solo nos dan su apoyo y sabidura, sino tambin su amistad, y gracias a ellos culminamos cada etapa.Finalmente agradecemos a la Facultad de Ingeniera Mecnica, por ser nuestra cuna, nuestra casa, nuestra alma mter, la que nos ha acogido muy generosamente, en la que cada da aprendemos cosas nuevas, para seguir innovando, para seguir trabajando, y para seguir adelante, tanto institucional como personalmente.

CAPITULO I

1.1. INTRODUCCINEl RAM JET, que es la forma ms simple de propulsin de aeronaves, en la cual se aprovecha una corriente de aire libre que introducida al RAM JET, en el cual se hace cumplir el ciclo Brayton abierto, con la finalidad de producir un cambio en la cantidad del movimiento del fluido.El RAM JET abarca todos los principios bsicos de las mquinas trmicas, las cuales operan de una manera similar, es decir que un aire o gas comprimido se le entrega calor, causando una expansin que puede realizar trabajo, en el RAM JET, esta se realiza sin la ayuda de ninguna parte mecnica mvil y demuestra convincentemente, como solamente la adicin de calor a una corriente de aire que se ha hecho pasar previamente por un difusor para aumentar su presin, puede producir trabajo.El RAM JET, cumple como se mencion anteriormente, cumple con un ciclo Brayton abierto. Esta concepcin ms simple de propulsin de aeronaves. Se le conoce tambin como ESTATORREACTOR. A velocidades supersnicas (M>1) este tipo de motor adquiere mejores ventajas.Un avin de reaccin, o jet, aspira aire a travs de un orificio delantero y lo empuja hacia afuera, a grandes velocidades, por un orificio posterior. Esto empuja al avin hacia adelante. A esto se le llama "propulsin a chorro". Las naves espaciales utilizan "propulsin con cohetes" para moverse para adelante y hacia arriba. Los cohetes hacen uso del empuje creado por el combustible al quemarse. A diferencia de los motores utilizados en los aviones de propulsin a chorro, los cohetes no utilizan aire, puesto que en el espacio no hay aire. Un avin de propulsin a chorro utiliza menos combustible que un cohete. El motor de propulsin a chorro utiliza aire y combustible para empujar el vehculo hacia adelante; el cohete, en cambio, debe utilizar combustible solamente. Ya sea que se est hablando de un cohete o de un motor de propulsin a chorro, el empuje hacia adelante es creado por el llamado "principio del empuje por reaccin".

OBJETIVOS Demostracin del ciclo Brayton abierto en motores aeronuticos.

Determinar las fuerzas de arrastre y empuje neto por efecto de cambio en la cantidad de movimiento.

Para diferentes flujos msicos de combustible y diferentes puntos ver como varia la presin esttica, la presin total, la fuerza de arrastre y la fuerza de reaccin.

CAPITULO II

2.1. FUNDAMENTO TERICO

MOTORES DE TURBINA A GAS PARA AERONAVESHay tres tipos de motor de turbina de gas para aeronaves : turbohlice, turborreactor y turbo ventilador. En la figura 1 aparecen diagramas esquemticos de los tres tipos. En principio, un motor de turbohlice es una versin area del motor industrial de turbina a gas. Su propsito es producir potencia para impulsar una hlice. Como el motor de turbina de gas gira a una velocidad ms alta que la que requiere la hlice, un arreglo de una sola flecha requiere una caja de engranes de reduccin entre la flecha de la salida y la hlice. Alternativamente, un motor turbo hlice puede funcionar como arreglo de doble hlice si la turbina de potencia impulsa la hlice a una velocidad ms baja que el generador de gas. Un motor turborreactor consiste en un generador de gas y una tobera. El generador de gas produce gas caliente que se expande a travs de una tobera para producir una alta velocidad del chorro. Un motor de turboventilador representa un compromiso en cuanto a tamao entre los motores de turbohlice y los de turborreactor. El corazn del motor es un generador de gas. El gas fluye del generador a una turbina de baja presin que impulsa un ventilador en el frente del motor. El aire del ventilador se divide: parte de l se va a travs del generador de gas. Como este ltimo flujo de aire no se calienta mediante el proceso de combustin, se le llama chorro fro . La relacin de aire en el chorro fro en comparacin con el que fluye a travs del generador de gas se define como relacin de desviacin (bypass).Para ver dnde encajan los tres tipos de motor en el campo de la propulsin de aeronaves, es necesario definir los parmetros de rendimiento bsicos para los dispositivos de propulsin.

Propulsin Las hlices, los motores de turborreactor y los de turboventilador funcionan con base en el mismo principio elemental. Admiten aire a una velocidad particular y descargan aire a la atmsfera a una velocidad ms alta, producindose as una fuerza propulsora llamada empuje. Una hlice se puede modelar como se muestra en la figura 2(a). Aunque una hlice emplea varias aspas, se supone que forman un disco completo al girar. El aire entra a la hlice con V, la velocidad de avance de la aeronave, y sale con una velocidad ms alta (Ve). El incremento en la velocidad produce el empuje (F). Para el siguiente anlisis, se supone que el aire a ambos lados de la hlice se encuentra a la misma presin atmosfrica. Tambin se supone que el aire sale de la hlice en direccin axial, sin rotacin.

Un motor de turborreactor, o de turboventilador, se puede modelar como se muestra en la figura 2(b). Siempre y cuando la expansin en la tobera sea hasta alcanzar la presin atmosfrica(una diferencia de presin creara una fuerza adicional, que se ignora en el presente anlisis) y la velocidad sea constante a travs de la salida, el empuje resultante tambin se puede calcular por medio de la ecuacin

F = m*(Ve-V) (E.1)Si estudiamos la ecuacin vemos que el empuje se logra por medio de un flujo msico de aire a travs del dispositivo, relacionado con un incremento en la velocidad. Por lo tanto, se puede lograr un empuje particular si se tiene un gran flujo msico de aire y un pequeo incremento en la velocidad. Por el contrario, es posible lograr el mismo empuje por medio de un pequeo flujo msico de aire y un alto incremento de la velocidad. La pregunta es Cul es la mejor manera de lograr el empuje?, para responderla es necesario introducir otro parmetro de rendimiento: la eficiencia de propulsin. Consideremos una hlice como parte de un sistema de aeronave, segn se observa en la figura 3. La aeronave se mueve hacia adelante con la velocidad V relativa a un observador que se encuentra en tierra. En relacin con la hlice, el aire entra con una velocidad V y sale con una velocidad Ve. Esto da un empuje resultante F que impulsa a la aeronave a la velocidad V. La rapidez de trabajo realizado sobre la aeronave es: Wa = F * V

Sustituyendo para el empuje FWa = m * V * (Ve - V) (E.2)Para lograr este empuje, se aumenta la velocidad del aire a travs de la hlice. Esto significa que la energa cintica del flujo de aire aumenta y que el suministro de potencia a al hlice debe igualar la razn de cambio de la energa cintica:W p = m * (Ve 2 V 2) (E.3)La eficiencia de propulsin es una medida de la rapidez de trabajo efectuado sobre la aeronave en comparacin con el suministro de potencia a la hlice: Si sustituimos las ecuaciones (E.2) y (E.3) obtenemos:

(E.4)

Esta ecuacin para la eficiencia de propulsin tambin es verdadera para un motor de turborreactor. Tambin se puede aplicar para un motor de turboventilador del tipo que se muestra en la figura 1. Donde el chorro fro y el chorro del generador de gas se mezclan antes de fluir a travs de una sola tobera.

Comparacin entre dispositivos de propulsin

La relacin entre el flujo msico y la velocidad de escape es importante: cuanto ms alto sea el primero, menor ser el incremento de la velocidad, (Ve-V), y mejor ser la eficiencia de propulsin. Una hlice logra el flujo msico alto a travs de un dimetro mucho ms grande, en comparacin con el turborreactor. Si una hlice es tan eficiente, la pregunta obvia es por qu hay tan pocas aeronaves impulsadas por hlices? Para dar una respuesta es necesario ver con mayor detalle el funcionamiento de la hlice. En la figura 4 muestra la velocidad del aire en relacin con el aspa de una hlice. El aire entra en direccin axial con una velocidad V, sin embargo, el aspa en si se mueve y tiene una velocidad de rotacin, de manera que para una observador que estuviera sobre las aspas, la velocidad de avance es, 200 m/s, entonces la velocidad del aire que fluye sobre el aspa podra tener una velocidad de 300 m/s. A este valor de velocidad, el aire estara muy cerca de la velocidad local del sonido, lo que tendra como resultado la formacin de ondas de choque sobre las aspas.Las ondas de choque ocasionan una gran cada en la eficiencia de propulsin.

En la figura 5 se muestra una variacin caracterstica de la eficiencia de propulsin de una hlice. Arriba de una velocidad de avance de 200 m/s, la eficiencia cae en forma basta

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